电子科大课堂讲义模拟电路第3章.PPT
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1、第三章 晶体管放大电路基础 3-1 实用放大电路工作原理及分析方法 1、放大的概念,(1)放大的本质是能量的控制作用; (2)“放大”是针对变化量而言的。 即:小能量控制大能量,放大的对象是变化量。 故:放大电路必然包括有源器件(BJT或FET),2、放大电路的特点 (1)放大电路核心元件器件伏安特性的非线性 (2)电路中电压、电流交、直流并存 (3)受控源特点 (4)温度对电路有影响,3、对放大电路基本要求 (1)能放大 a、外加直流电源极性正确: 对BJT,保证e结正偏,c结反偏; b、在输入端,信号能送入器件; 放大后, 信号能送出给负载。 (2)不失真:对器件设置合适的直流电压、电 流
2、(静态工作点),以保证在输入信号整 个周期内,管子始终工作在放大区。 要求:电路参数、元件参数设置合理。,作业:P86 3-1,例题 判断下列各电路是否具有放大作用 解: 根据放大应满足(1)直流偏置正确; (2)信号能送入管子; (3)放大后信号能送到负载;,Ce使信号不能输出 电路应改动(去掉Ce)。,EB使信号不能输入 电路应改动Rb位置。,EC使信号不能输出 电路应改动(加RC)。,4、实用共射放大电路,直流分量表示为 大写大写,如IE,IB,UCE 交流分量表示为 小写小写, 如ie,ib,uce 交直流叠加量表示为小写大写,如iE,iB,uCE 交流量有效值表示为大写小写,如Ie,
3、Ib,Uce,约定:,iB=IB+ib,iC=IC+ic,iE=IE+ie uBE=UBE+ube,uCE=UCE+uce,各电压、电流波形: 1、电压、电流均为叠加量; 2、管子各极电流方向、 各极间电压方向始终不 变(同直流方向),只 是大小变化; 3、uCE中的交流分量uce 即是uo,对ce电路uo 与ui反向。,采用单电源的实际放大电路,例 判断下列电路能否正常放大,电源极性错,E结无偏置,信号不能送入,分析放大电路要分别进行静态分析(直流分析) 动态分析(交流分析) 静态:电路在不加输入信号(Ui=0)时的工作状态 动态:电路加入输入信号后的工作状态。 按照先静态分析后动态分析进行
4、。,5、放大电路的分析方法,(1)静态分析即求解电路静态工作点Q(Quiescent): 是指静态时管子各极电流和电压, 即求解IBQ、ICQ、UCEQ这三个量。 由于是直流分析,故在放大电路的直流通路中求解。,直流通路: 直流分量的通路(电容开路,电感短路),例1:,R,(2)动态分析即求解电路交流指标Au、Aus、Ri、 Ro 等,求解需要用到交流通路。 交流通路:交流信号通过的路径(电容和直流电压源均 对交流信号短路)。,例:,-VCC,例3:分别画出下列电路直流通路和交流通路, 并说明 电路组态。,3-2 BJT偏置电路 偏置电路即放大电路的直流通路。,BJT的偏置电路分为 一、固定偏
5、置电路(固定基流偏置电路),电路形式,1、计算法(IBICUCE) (1)按真实方向标出IB、IC、UCE (2)由输入回路KVL求出IB,(3)由 ICIB ,求得IC (4)由输出回路KVL求出UCE,例1 (例3-1)估算PNP管偏置电路静态工作点,解:PNP管。按实际方向标出各电压、电流,例2 求电路静态工作点,解:由输入回路,由输出回路,解:由输入回路KVL:,例3 求静态Q点,由输出回路KVL:,2、图解法求静态Q点 已知BJT的输入、输出特性曲线,利用作图的方法也可求出静态Q点。,(a)对输入回路 AA右边是BJT输入端, iB、uBE关系应满足BJT 输入特性曲线; AA左边是
6、线性电路,UCC=iBRB+uBE (直线方程),直流通路,两点定出该直线:UCC=iBRB+uBE 横轴点(UCC;0) 纵轴点(0;UCC/RB),Q点对应的纵坐标即IBQ。,静态Q点必在两线的交点上,如图。,(b)对输出回路 BB左边是BJT的输出端,iC、uCE应满足BJT输出特性曲线,且为iB=IBQ那条曲线; BB右边是线性电路,方程为:UCC=iCRC+uCE (直线方程),两点定出直线:横轴点(UCC;0) 纵轴点(0;UCC/RC) 输出端的这条直线称为直流负载线,,Q点必在两线交点上,Q点对应的横坐标即UCEQ; 纵坐标即ICQ。,斜率 :,如图所示,(1)RBIBQ(如R
7、BIBQ) (2)RC直负线斜率Q (如RC斜率Q左移) (3)UCC直负线平移Q (如UCC直负线平右移Q右移) (4) Q(如 曲线Q),电路参数对Q点的影响,如图,例:已知=50,UBE=0.7V, RB=510k, RC=10k VCC=10V (1)求静态Q点,并分析Q点设得是否合适; (2)当VCC和BJT不变时,为使UCE=5V,可改变哪些参数?如何变?,UCE偏小,Q点靠近饱和区。,解(1):,(2) (a)RC不变,改变RB值:,即提高RB,以减小IB,从而降低Q点。,即减小RC(提高负载线斜率)以调整Q点。,(b)RB不变,改变RC值: RB不变,ICIB =0.9mA (
8、不变),3、固定偏置电路的缺点 静态工作点受温度的影响较大,即Q点的温度稳定性差。 二、基极分压式偏置电路(基极分压射极偏置电路),电路形式,直流通路,电路特点:具有自动稳定Q点的作用。,静态工作点估算法:,低频小信号放大电路的交流指标主要为: 输入电阻 Ri;输出电阻 Ro; 电压增益(电压放大倍数)Av; 源电压增益(源电压放大倍数)Avs;,3-3 BJT放大电路交流指标求解,各定义式如下:,1、画出放大电路的交流通路; 2、用 参数简化模型(h参数简化模型)取代交流通 路中的BJT,得到其小信号等效电路; 3、由各交流指标定义式,利用线性电路的分析方法求解。,求解步骤:,一、共射(共e
9、、ce)放大电路 1、交流指标的求解 例1、求电路的Av,Avs,Ri,Ro表达式,解:,交流通路,小信号等效电路,求Ro电路如下:,例2(例3-3) 求共射放大电路中频段Ri、Av、Ro表达式和值。,解:,RB=R1/R2,对电路直流求解求出IE,以确定rbe。,2、共射放大电路动态范围分析 在动态情况下,电路负载电阻应为:RL=RC/RL,,交流负载线: a、斜率为-1/RL b、横轴上截距 vCC=UCE+ICRL,确定交流负载线: 1、两点式 利用两特殊点(Q点;横轴截距UCE+ICRL点) 连线确定交流负载线。,证明:交流负载线在横轴截距为UCE+IC(RC/RL) 方法1: 列出交
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